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研究生: 莊俊威
Chuang, Chun-Wei
論文名稱: 水平支臂有限元素分析與幾何尺寸最佳化設計
Finite Element Analysis and Optimization of Geometry Dimension of the Horizontal Arm
指導教授: 潘文峰
Pan, Wen-Fung
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程科學系碩士在職專班
Department of Engineering Science (on the job class)
論文出版年: 2023
畢業學年度: 111
語文別: 中文
論文頁數: 48
中文關鍵詞: ANSYS有限元素分析田口實驗法最佳化變形
外文關鍵詞: ANSYS, Finite Element Analysis, Taguchi Method, Optimization, Deformation.
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  • 本研究以有限元素ANSYS分析現有水平支臂的力學行為,再搭配田口實驗法進行支臂最佳化設計,其中最佳化目標為支臂垂直方向的位移值最小與支臂的重量最輕為目標。ANSYS模擬的位移結果將與實際樣品比對其差異值,接著,改變支臂的負載重量並再次模擬結果比對,以驗證模擬結果的可靠性。
    其次,本文以田口實驗法進行新設計支臂幾何尺寸的最佳化組合實驗,實驗為望小型品質特性,品質特性為支臂垂直方向的位移量,控制因子有:支臂高度、支臂寬度、支臂底部厚度與支臂側臂厚度。在找出控制因子的有效水準範圍後,套用至L9直交表進行實驗,並計算每組實驗支臂垂直方向位移量,再計算每組實驗的平均值、標準差與S/N比,並繪製品質特性反應圖,以找出最佳化的尺寸組合。同時,本文將製作支臂樣品搭配實際負載進行垂直方向位移的量測,並與模擬結果進行比對。接著,改變負載重量以驗證模擬趨勢是否正確,即完成支臂幾何尺寸的最佳化設計。最後,進行實際的傳送,以確認新設計支臂模組符合新案傳送的使用需求。

    This study is a research on the optimal combination of geometric dimensions for the newly designed Robot arm. The finite element analysis software, ANSYS, was used to analyze the stress strains and displacements, and then the Taguchi Methods experimental was used to conduct the experiments on the optimal combination. The geometric dimensions of the arm were selected as the controlling factor, the vertical deformation as the quality characteristic, and the functional characteristic as the lookout minima (SML), and the experiments were conducted using the L9 orthogonal table, and the S/N ratios were calculated to find out the optimal combination of dimensions and the samples were produced for the verification of the results.

    摘要 I 誌謝 XIII 目錄 XIV 表目錄 XVI 圖目錄 XVIII 第一章 緒論 1 1-1 研究動機 1 1-2 文獻回顧 7 1-3 研究目的 2 第二章 基本理論簡介 9 2-1 ANSYS-Workbench 2019 R1 介紹 9 2-2 田口實驗法介紹 12 第三章 最佳化研究方法 15 3-1 現有模型建立與特徵簡化 15 3-2 網格尺寸與收斂性分析 20 3-3 現有模型分析驗證 21 3-4 新設計水平支臂模型 26 3-5 一次一因子分析實驗 28 3-6 田口實驗法與L9直交表 32 第四章 實驗結果 36 4-1 最佳化組合模擬結果 36 4-2 模擬結果與實物比對結果 42 4-3 實驗結果分析 44 第五章 結論與未來展望 45 5-1 結論 45 5-2 未來展望 46 參考文獻 47

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